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朱耀春 陸會(huì)明
隨著計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域也發(fā)生著深刻的變化，智能儀表被大量應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場，它們提供了以前無法得到的大量信息。這些智能儀表與上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信除了采用現(xiàn)場總線方式外，較簡單的還使用RS485總線方式，目前很多智能模塊就是采用RS485總線方式的，如研華公司的亞當(dāng)系列智能模塊，富士電機(jī)公司的變頻器系列等等。當(dāng)這些智能模塊與上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，如果只采用一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與下層通信，一旦計(jì)算機(jī)硬件出現(xiàn)故障，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，最好采用雙機(jī)形式或多機(jī)形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)下層系統(tǒng)的監(jiān)控。
1 RS485總線在雙機(jī)通信中的問題
RS485接口可連接成半雙工和全雙工兩種通信方式，半雙工是兩線制，全雙工是四線制，目前工業(yè)控制領(lǐng)域大部分RS485通信網(wǎng)絡(luò)都采用的是半雙工方式。但是由于RS485總線的特點(diǎn)，當(dāng)采用半雙工通信方式時(shí)同一時(shí)刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)（指掛接的負(fù)載或計(jì)算機(jī)）為主設(shè)備，即可占用總線發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)采用雙機(jī)或多機(jī)方式監(jiān)控時(shí)，多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)對(duì)下層智能模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必然要形成數(shù)據(jù)對(duì)撞導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可用，從而使系統(tǒng)癱瘓。如何解決此問題是控制領(lǐng)域的一大難題。
2 目前的解決方式
目前的解決方式可列舉如下：
(1) 實(shí)行雙機(jī)熱備
雙機(jī)熱備就是在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)工作，一臺(tái)為主機(jī)，一臺(tái)為輔機(jī)。通常情況下由主機(jī)通過RS485總線與下層設(shè)備進(jìn)行通信，從機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP）實(shí)時(shí)監(jiān)視主機(jī)狀態(tài)，并從主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫獲取所需的數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)停止響應(yīng)，便接管控制。
當(dāng)主機(jī)正常工作時(shí)，從機(jī)不啟動(dòng)自身的I/O驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)從機(jī)接管控制，才啟動(dòng)I/O驅(qū)動(dòng)程序采集。當(dāng)故障的主機(jī)重新啟動(dòng)后，發(fā)現(xiàn)從機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)為主機(jī)，首先詢問從機(jī)是否因主機(jī)故障而轉(zhuǎn)為主機(jī)，如果是，主機(jī)將與從機(jī)信息同步，同步完成后，從機(jī)停止控制工作，將控制權(quán)還給主機(jī)。
從理論上講這種方法是一種非常可行的方法，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)只有一臺(tái)啟動(dòng)I/O驅(qū)動(dòng)程序，也就是同一時(shí)刻只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)訪問RS485總線，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞。但是這種方式有以下問題：
① 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)必須通過網(wǎng)絡(luò)相互通信，一旦網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生中斷則兩臺(tái)計(jì)算機(jī)必然都將成為主機(jī)，從而都將啟動(dòng)I/O驅(qū)動(dòng)程序，會(huì)同時(shí)訪問RS485總線，使系統(tǒng)癱瘓。
② 一般來講系統(tǒng)啟動(dòng)I/O驅(qū)動(dòng)程序需要一定時(shí)間，在主機(jī)故障從機(jī)接管控制的過程中，從機(jī)需要啟動(dòng)I/O驅(qū)動(dòng)，這樣在這段時(shí)間里整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)處于無人監(jiān)管的狀態(tài)下。
③ 主機(jī)故障排除后要重新接管控制，而此時(shí)從機(jī)的I/O驅(qū)動(dòng)已經(jīng)啟動(dòng)，如何再退出I/O驅(qū)動(dòng)也是比較困難的。
④ 當(dāng)主機(jī)的串口卡出現(xiàn)異常時(shí)，從機(jī)不能判斷主機(jī)的串口卡是否工作正常，也就失去了雙機(jī)的優(yōu)勢所在。
實(shí)際上目前許多組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備時(shí)，主機(jī)和從機(jī)的I/O
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